Ce billet fait partie d’une série sur les « Success stories » européennes liant Mathématiques et Industrie. Ces histoires ont été recueillies dans le cadre du projet intitulé Forward Look « Mathematics and Industry » coordonné scientifiquement par le Comité de Mathématiques Appliquées de l’EMS et financé par l’ESF. Nous les remercions, ainsi que les auteurs pour nous avoir autorisés à traduire ces textes en français. La traduction a été réalisée par Paul Vigneaux.
Auteur de la version originale : Johan Carlson
Résumé
En 2006, Volvo Car Corporation a initié, conjointement avec l’industrie automobile suédoise et Vinnova, un projet de recherche pour développer un logiciel de simulation des procédés dans les ateliers de peinture automobile. L’écriture du logiciel a été réalisée par le Centre de Recherche Fraunhofer-Chalmers pour les Mathématiques Industrielles (FCC) et la première version du simulateur de peinture par pulvérisation — le virtual spray painting tool — a été livrée en 2009.
L’objectif
Le problème associé étant difficile à modéliser, il n’y a pas de logiciel commercial capable de simuler précisément ce procédé de peinture par pulvérisation. La situation est telle que l’industrie automobile se base sur l’expérience des personnels et sur des expériences physiques effectives qui montrent l’amélioration des procédés.
En 2006, Volvo Car Corporation a contacté le FCC pour discuter les possibilités de développer un simulateur pour la peinture dans les ateliers automobiles. Une étude préliminaire est réalisée au travers d’un état de l’art et de premiers essais de simulations. On décida alors d’élargir le projet en faisant participer les principales entreprises de l’industrie automobile suédoise.
Peindre une aile de voiture à l’aide d’IPS Virtual Paint.
Mise en œuvre de l’initiative
Ce travail fait partie des projets MERA (Manufacturing Engineering Research Area) et FFI (Fordonsstrategisk forskning och innovation) qui supportent l’industrie automobile suédoise de 2006 à 2012. Un groupe a été formé avec des chercheurs et des ingénieurs dédiés, provenant de toutes les parties. Les chercheurs au FCC sont en charge du développement de nouveaux algorithmes et du logiciel, tandis que les ingénieurs de l’industrie sont spécialistes des applications et responsables des mesures permettant d’attester la validation.
Le problème
Pour les simulations, un solver nommé IBOFlow, basé sur des algorithmes pour des simulations couplées (écoulements multi-fluides)-(champs électromagnétiques)-(suivi de particules) a été développé. Dans IPS Virtual Paint, le solver est inclus dans les bibliothèques de calcul « maison » pour la programmation de la trajectoire des robots effectuant la peinture, IPS. Une amélioration majeure de la vitesse de calcul a été obtenue grâce à l’utilisation de méthodes sans maillage (qui par conséquent simplifie de surcroît le pre-processing).
Peinture de la porte d’un coffre arrière. Les couleurs sur la surface montrent l’épaisseur du film : le bleu indique les parties non peintes alors que le rouge correspond à un film d’épaisseur supérieure à 100 micromètres. La figure de gauche est prise à 3 secondes de pulvérisation, alors que celle de droite l’est à 6 secondes. (Géometrie aimablement fournie par Saab Automobile).
Résultats
Le premier logiciel a été livré en 2009 et est actuellement utilisé par toutes les entreprises qui ont participé au projet. Le chef de projet au sein de Volvo prédit que ces améliorations permettront la réduction du temps pour l’introduction de nouveaux modèles, une réduction des impacts environnementaux et une qualité accrue du produit.
Contact
Dr Johan Carlson (johan.carlson@fcc.chalmers.se). http://www.fcc.chalmers.se
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Post-scriptum
Pour plus d’informations sur ces « Success Stories » et quelques éclairages sémantiques sur certains termes en italique, on pourra consulter ce billet.
ÉCRIT PAR
Paul Vigneaux
Professeur - Université de Picardie Jules Verne, LAMFA, CNRS
